CN101229536A - 将涂层涂敷到衬底的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂敷涂层到衬底上的方法，其中可以有效控制通过喷嘴在衬底上喷射液体介质的涂层表面，有效控制通过液体介质形成的涂层的厚度的形成，以及可以高生产效率地保持涂层的质量控制。本方法发明具有如下操作序列。首先安装距离传感器6a－6c，作为测量形成在衬底1S、1P上的介质层表面LS和喷嘴4之间的距离的装置。将测试衬底1S放置在工作台2上，并且在喷嘴夹持器5相对于工作台向前移动期间通过从喷嘴喷出的液体介质对测试衬底1S进行测试涂层。在喷嘴夹持器相对于工作台向后移动期间通过距离传感器执行测量操作。喷嘴定位器3a－3c根据距离传感器执行的测量操作的结果启动，作为设定形成适当涂层的喷嘴位置的装置。液体介质L被涂至衬底1P。

Description

将涂层涂敷到衬底的方法

技术领域

本发明涉及一种将涂层涂敷到衬底的方法，其中可以有效地控制通过喷嘴在衬底上喷射的液体介质的涂层表面，可以有效地控制通过液体介质形成的涂层的厚度的形成，并且可以高生产效率地保持涂层的质量控制。

背景技术

涉及对等离子显示板等涂敷高质量涂层的技术需要一种可以解释为管理面板涂层的涂敷的方法。在本申请标注的参考文件1到3中说明了该技术。参考文件1是名称为“涂层装置、涂层方法、用于制备滤色片的装置及其制备”的日本未实审的专利公开文件，描述了一种对玻璃衬底进行高速均匀涂层的方法，该方法适用于大尺寸玻璃衬底并且可以相对于介质涂敷方向在宽度方向上在液体介质涂抹器的前缘和衬底之间保持均匀间隙。因此该装置和方法需要提供距离调节构件，以便于沿宽度方向在液体介质涂抹器的前缘和衬底之间保持均匀的间隙，并且可以通过改变前缘沿宽度方向的位置执行涂层操作。

参考文件2是名称为“衬底处理装置”的日本未实审的专利公开文件，描述了一种装置，为了扫描形成的抗蚀层，该装置使用间隙传感器扫描衬底上的将要被涂以抗蚀层的区域，测量到抗蚀层的距离，并将数据发送到控制系统，所述控制系统比较代表涂敷抗蚀层之前的间隙(到衬底表面的距离)的值和代表涂敷抗蚀层之后的间隙(到抗蚀层表面的距离)的值，以便计算衬底上的抗蚀层的厚度。

参考文件3是名为“缝模和用于生产具有涂层膜的基体的方法和装置”的日本未实审的专利公开文件，描述了具有缘部的缝模，在所述缘部之间，微米水平的间隙可以沿长度方向被容易地调节，在组装后不需要专门调节，并且能够涂敷厚度偏差小于3％的精确且均匀的涂层。

【参考文件1】日本未实审的专利公开文件H11-300258

【参考文件2】日本未实审的专利公开文件2004-14607

【参考文件3】日本未实审的专利公开文件2004-283820

参考文件1描述了为保持宽度方向上涂抹器的前缘与要被涂层的衬底之间均匀的距离而改变液体介质涂抹器前缘的位置的距离调节构件的应用。该装置和方法仅能够从装置一侧保持涂抹器的前缘和要被涂层的衬底之间的均匀距离，因此不能说是提供了有效地控制涂层表面的形成的装置。

参考文件2描述了装有间隙传感器的装置，该间隙传感器建立了涂敷抗蚀层之前的距离值(到衬底表面的距离)和涂敷了抗蚀层之后的距离值(到抗蚀层表面的距离)。然而，这些距离值用于监控抗蚀层。即，它们只用于执行产品合格或不合格的检查，却对辅助涂层的形成没有任何帮助。

参考文件3描述了沿两个凸缘件的宽度方向调节两个凸缘件之间的间隙的方法。尽管在装置本身上提供调节凸缘之间的间隙的手段，该方法不能说是提供了有效控制涂层形成的方法。

发明内容

考虑到这些相关技术的缺陷，本发明提出一种有效控制从喷嘴涂敷到衬底的涂层表面的形成、涂层厚度和保持高水平的生产率的同时控制涂层质量的方法。

本发明涉及一种将涂层涂敷到衬底的方法，其中，喷嘴喷射液体介质到位于工作台上的衬底上，所述喷嘴被连接至喷嘴夹持器的喷嘴定位器支撑，所述喷嘴夹持器相对于工作台在前后方向上移动。在为了测量形成在衬底上的介质层表面和喷嘴之间的距离安装了距离传感器后，将测试衬底放置在工作台上，并且在喷嘴夹持器相对于工作台向前移动期间通过从所述喷嘴施加的液体介质对测试衬底进行涂层。接着，在所述喷嘴夹持器相对于工作台向后移动期间，通过所述距离传感器执行测量操作；之后，为了涂敷预期的介质涂层，根据所述距离传感器执行的所述测量操作的结果启动喷嘴定位器，所述喷嘴定位器作为设定喷嘴位置的装置。这之后将液体介质涂敷到衬底上。

喷嘴定位器因通过喷嘴夹持器施加的反作用力而移动，因此作为加压机构，所述加压机构根据从其获得的加压值施加压力以增加或降低喷嘴。

本发明能够有效控制从喷嘴涂敷到衬底的涂层表面、涂层厚度，以及在保持高水平的生产率的同时控制涂层的质量。

附图说明

图1是将涂层涂敷到衬底的方法的优选实施例的示图；

图2是说明图1中示出的涂层方法的操作程序的示意图；

图3是图1中示出的涂层方法所使用的涂层装置的示图；以及

图4是图1中示出的涂层方法所使用的涂层装置中的喷嘴调节状况的示图。

符号说明：

1S、1P：衬底

2：工作台

3a-3c：喷嘴定位器

4：喷嘴

5：喷嘴夹持器

6a-6c：距离传感器

L：液体介质

LS：涂层表面

具体实施方式

以下参照附图提供本发明的优选实施例的详细说明。本发明是将涂层涂敷到衬底的方法，其中，如图1所示，通过喷嘴定位器3a-3c支撑喷嘴4的喷嘴夹持器5相对于工作台2沿前后方向移动，以便将液体介质L涂敷到位于工作台2上的衬底1S(用于测试性涂层的样本)和1P(产品)。在该方法中，在处理之前安装的距离传感器6a-6c用于测量在衬底1S上的涂层的表面LS和喷嘴4之间的距离。为开始处理，测试衬底1S安置在工作台2上，并且在喷嘴夹持器5在工作台2上相对于工作台2沿向前的方向移动的时候，通过喷嘴4试验性涂敷测试衬底1S。然后，在喷嘴夹持器5相对于工作台2沿向后的方向移动时，距离传感器6a-6c执行测量操作。然后，为获得预期的涂层表面LS，喷嘴定位器3a-3c根据距离传感器6a-6c进行的测量操作的结果调节喷嘴4的位置。然后，将涂层涂敷到产品衬底1P上。图1(a)部分地提供了本实施例中的涂层处理的前视图，和图1(b)提供了其中的涂层处理的侧视图。

以下说明本发明的装置，本发明通过该装置进行操作。如图1至4所示，该装置主要包括工作台2，测试衬底1S和产品衬底1P放置在工作台2上；喷嘴夹持器5，该喷嘴夹持器5在工作台2上的衬底1S和1P上移动；安装在喷嘴夹持器5上的喷嘴定位器3a-3c；以及由喷嘴夹持器5通过喷嘴定位器3a-3c支撑并通过将液体介质L喷射在衬底1S和1P上执行实际涂层处理的喷嘴4。图3(a)是该装置的前视图，图3(b)是喷嘴4的横截面，以及图3(c)是该装置的后视图。

工作台2的上表面被形成为均匀且高精度的平面。测试衬底1S或产品衬底1P放置在工作台2的上表面上。喷嘴夹持器5具有门状结构，包括通过水平桥构件5b连接的左右腿构件5a。桥构件5b在衬底1S和1P上移动。垂直壁5c也是喷嘴夹持器5的一部分，垂直壁5c通过连接到左右腿构件5a和桥构件5b而被连接于喷嘴夹持器5。一对左右线性电动机7安装在腿构件5a和工作台2的上表面之间，作为使喷嘴夹持器5在工作台2的上表面上在相对的前后方向上移动的装置。该结构能够以往复运动方式运载喷嘴夹持器5。喷嘴夹持器5从备用位置“X”沿相对的向前方向在衬底1S或1P上移动，直到向前移动停止的返回位置“Y”。然后，在相反方向，或相对向后的方向上，再次开始移动，在该过程中，喷嘴夹持器5移动返回到向后移动终止的备用位置“X”。该操作也可以通过相对于喷嘴夹持器5移动的工作台2来进行。尽管在图中没有示出，滚珠丝杠型的顶起机构可以安装在腿构件5a中，以便通过调节这些腿构件5a的高度来调节桥构件5b的高度。

喷嘴4在水平桥构件5b之下并沿水平桥构件5的纵向延伸。喷口4a沿喷嘴4的下边缘连续形成。喷嘴4连接到从喷嘴定位器3a-3c向下延伸的多个杆8，喷嘴定位器3a-3c沿水平桥构件5的上部以适当间距安装。支撑轴9连接至喷嘴夹持器5的垂直壁5c，并且在喷嘴定位器3a-3c之间的点处向喷嘴4水平延伸。喷嘴4连接到作为支轴的支撑轴9。附图中示出的实施例示出三个喷嘴定位器3a-3c以均匀的间距分隔的结构。喷嘴夹持器5通过喷嘴定位器3a-3c支撑喷嘴4。两个支撑轴9设置在两个位置：喷嘴定位器3a和3b之间的中间位置和喷嘴定位器3b和3c之间的中间位置。作为可选结构，单个喷嘴定位器可以安装在水平桥构件5b的中部。在该情况下，支撑轴9可以定位到单个喷嘴定位器的每一侧并且到单个喷嘴定位器等距。

喷嘴定位器3a-3c中的每一个都包括：固定地连接至水平桥构件5b的壳体10；杆8，杆8穿过壳体10在水平桥构件5b内沿垂直方向自由滑动并与喷嘴4连接；以及壳10中的驱动装置(在图中未显示)，该驱动装置为杆8的滑动运动提供动力。驱动装置可以是通过气动、水力或电能驱动的传统的已知类型的驱动装置。喷嘴定位器3a-3c用作加压构件，通过经由壳体10相对水平桥构件5b施加的反作用力，使喷嘴4升高或降低。由于通过每一个杆8施加于喷嘴4的向上或向下的作用力，与支撑轴9连接的喷嘴4以变化的轮廓可调节地弯曲。为进一步说明，如图4所示，三个喷嘴定位器3a-3c以均匀的间距分隔开，中心第一喷嘴定位器3a沿向下方向的运动与右侧第二喷嘴定位器3b和左侧第三喷嘴定位器3c沿向上方向的运动同时进行，从而导致喷嘴4的中心部分向下弯曲，同时相邻部分向上弯曲，以使喷嘴4形成弓形。该喷嘴4的调节具有调节沿其纵向方向从喷口4a排出的液体介质L的体积的效果。

当执行涂层操作时，如果喷口4a和衬底1S、1P之间的距离减小，则增加对喷嘴4内的加压的液体介质L的排放阻力。从而，在衬底上形成液体介质L的较薄的层。反之，随着喷口4a从衬底1S或1P移开，喷口4a和衬底之间的距离增加，因此降低对喷嘴4内的加压的液体介质L的阻力，由此允许液体介质L受到较小限制地释放，并形成较厚的涂层。因此，液体介质L从喷嘴4的端部排出比从中心部分排出更容易，且从而液体介质L的较厚层形成在这些端部。如果表示喷口4a和衬底1S和1P的表面之间的距离与形成的液体介质层的厚度之间的关系的数据预先输入到控制器12中，如从物理测量得出的数据一样，这些数据可被用作进行喷嘴调节操作的基础。

第一、第二和第三间隙传感器11a-11c沿喷嘴4的纵向方向以适当的间距安装在喷嘴夹持器5的备用位置X处。间隙传感器11a-11c检测工作台2的上表面和形成有喷口4a的喷嘴4的下边缘之间的距离。图中示出第一、第二和第三间隙传感器11a-11c安装在与第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c的位置相对应的位置的结构。间隙传感器11a-11c可以是已知的“Magnescale”牌的间隙传感器。每一个间隙传感器11a-11c都连接到控制器12，由此使得通过每一个传感器检测到的间隙的大小可以输入控制器12。因此，控制器12能够控制先前提到的顶起机构的升高和降低，升高和降低的程度基于通过第一、第二和第三间隙传感器11a-11c输入的间隙数据。控制器12还可以操作第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c。

距离传感器6a-6c安装至与喷嘴4相对的喷嘴夹持器5的垂直壁5c处。距离传感器6a-6c沿垂直壁5c的纵向方向以适当的间距设置。在图中示出的示例性结构中，第一、第二和第三距离传感器6a-6c安装在与第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c的位置相对应的三个位置上。距离传感器6a-6c可以是测量反射的激光束返回所需要的时间的激光传感器类型。距离传感器6a-6c连接到控制器12，从而允许通过距离传感器获得的测量值输入控制器12。当将涂层涂敷到测试衬底1S后，当喷嘴4在返回的方向上移动的同时，距离传感器6a-6c测量涂层表面LS和喷嘴4之间的距离，并输出测量得到的值。第一、第二和第三距离传感器6a-6c在与第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c相对应的各个位置处测量距离。在通过距离传感器6a-6c进行的测量操作中，考虑喷嘴4的向后移动的速度，并且在喷嘴4向后移动的同时，总是通过距离传感器6a-6c或控制器12修正数据。可选地，可以在喷嘴4已经停止的适当时间间隔时执行数据修正操作。即，距离测量操作可以在喷嘴4的反向移动牵引的过程中连续执行，或可以通过在不同点处进行的取样操作来测量。基本上，从第一距离传感器6a获得的测量值被应用到通过第一喷嘴定位器3a进行的喷嘴4的调节中，并且通过第二和第三距离传感器6b和6c获得的测量值分别被应用到通过第二和第三喷嘴定位器3b和3c进行的喷嘴4的调节中。如果需要，控制器12可以对从第一、第二和第三距离传感器6a-6c获得的测量值进行补充处理，以便第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c提供喷嘴4的形状的最佳改变。在任一情况下，通过距离传感器6a-6c中的每一个获得的测量值都输入到控制器12。与第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c连接的控制器12处理从第一、第二和第三距离传感器6a-6c输入的测量值，然后将作为控制值的喷嘴调节值输出到与各个距离传感器6a-6c相对应的每一个喷嘴定位器3a-3c，控制值表示喷嘴定位器3a-3c要被调节的范围。表示喷嘴定位器3a-3c的驱动量的控制值作为驱动装置使用的应用值输出，以使杆8升高或降低。根据从控制器12输入的控制值的结果，执行第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c的位置调节。驱动装置压杆8并使杆8可移动地滑动，由此可根据每一个距离传感器6a-6c执行的测量结果，更具体而言，根据控制器12执行的计算结果，调节喷嘴4的位置。

以下将说明本发明的方法，通过该方法，本发明将涂层涂敷到衬底上。在处理开始之前，距离传感器6a-6c连接至喷嘴夹持器5的垂直壁5c。首先，第一测试衬底1S放置在工作台2上并且通过真空或其他装置固定于工作台2，然后喷嘴夹持器5在工作台之上并相对于工作台2沿向前的方向移动，同时喷嘴4涂敷第一测试涂层。然后当第一、第二和第三距离传感器6a-6c执行测量操作的时候，喷嘴夹持器5在工作台2上向后移动。例如，如图2处理示意图中的“数据1”所示，当变量值ΔtB在第一测试衬底1S的左右边缘之间被检测时，应用通过第一、第二和第三间隙传感器11a-11c监控的间隙尺寸，并且控制器12相应地操作顶起机构，以便调节左右腿构件5a的高度。这具有作为高度修正调节水平桥构件5b的效果。由于该修正，使得ΔtB值被设定为近似0。如果需要，也可以启动第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c以便执行精细调节。然后，第二测试衬底1S放置在工作台2上，并且喷嘴夹持器5沿向前的方向在工作台2上移动，同时在喷嘴4涂敷第二次测试涂层。然后在第一、第二和第三距离传感器6a-6c执行它们的测量操作的同时，喷嘴夹持器5在工作台2上向后移动。例如，如图2中示出的“数据2”，在第二测试衬底上的涂层表面LS的中心部分被测量出比左右部分高ΔtC的范围的情况下，应用通过第一、第二和第三距离传感器6a-6c获得的测量值，并且控制器12以修正喷嘴4的轮廓的方式操作第一、第二和第三喷嘴定位器3a-3c。换言之，喷嘴4在涂层较薄的部分被向上拉并在较厚的部分被向下推。这使得ΔtC值被设定为近似于0。由于ΔtC设定为近似于0，所以可以在随后的涂层操作中被处理的产品衬底1P上形成非常平坦和高度均匀的涂层表面LS。如图2所示，可以重复多次测试涂层以提供高度和弯曲修正。此外，尽管该实施例示出通过应用本发明以获得高度均匀的涂层表面LS的方法，只应用曲线修正或将曲线修正与高度修正结合在一起，能够沿喷嘴4的纵向方向将涂层表面LS的横截面形成为倾斜或随意形成的形状。

此外，尽管第一和第二次测试涂层操作以先前提到的程序执行，也可以使控制器12只利用一次测试涂层进行计算，从而执行测试操作。

在该实施例中，预先安装距离传感器6a-6c，以便测量衬底1S上的涂层表面LS和喷嘴4之间的距离。首先，测试衬底1S放置在工作台2上，之后，喷嘴夹持器5相对工作台2沿向前的方向移动，在此期间，测试涂层被涂到测试衬底1S上。然后喷嘴夹持器5相对于工作台2沿反方向移动，在此期间，距离传感器6a-6c执行它们的测量操作。为获得预期的涂层表面LS，接着喷嘴定位器3a-3c根据通过距离传感器6a-6c获得的测量结果调节喷嘴4的位置。然后，涂层随后涂敷到产品衬底1P。距离传感器6a-6c可以通过测量喷嘴4和形成在测试衬底1S上的涂层表面LS之间的距离的方式检测涂层状态。这些测量使得喷嘴定位器3a-3c能够调节喷嘴4的轮廓以获得预期的涂层表面LS，从而，通过从喷嘴4涂敷的液体介质L有效和适当地控制涂层表面LS的形成，有效控制涂层的厚度，如果衬底1S和1P具有精细的平面，并保持质量控制、高生产量以及涂层表面LS的高生产率涂敷。

该涂层控制的类型使其即使在液体介质L已经涂到衬底1P上之后也可以自由调节涂层表面LS，从而改进质量控制。此外，虽然喷嘴4和其他元件可能没有以高水平的机械精度制造或组装，但是本发明仍然能够关于涂层表面LS保证高精度水平，同时降低拆卸、修理和维护需要以及相关的费用，从而提高了生产效率。此外，即使由于补给而导致液体介质L的特性不同或不同批次的液体介质的特性不同，本发明也能够通过喷嘴4的位置调节提供简单、操作上有效并且便于应用的涂层处理。

此外，根据距离传感器6a-6c测量喷嘴4和涂层表面LS之间的距离的操作的结果，控制器12能够应用为喷嘴定位器3a-3c设定的喷嘴调节值，并因此自动控制和修正涂层表面LS。另外，由于在喷嘴夹持器5前进并涂敷涂层后向后移动期间，距离传感器6a-6c执行它们的测量，所以处理时间变短。另外，由于涂层控制方法结合了由顶起机构所采用的高度修正功能以调节左右腿构件5a的高度，所以可以将应用于喷嘴4的弯曲修正限制为最小，因此实现合理和非常适当的涂层控制。

此外，通过施加于喷嘴夹持器5的反作用力进行操作的喷嘴定位器3a-3c用作施加压力以向上拉或向下推喷嘴4的加压机构。由于喷嘴4的位置调节基于从加压机构获得的加压值，所以本发明提供微米水平的调节系统，其与基于位移值执行的位置性调节相比，结构更简单并且更便于操作。

尽管本发明作为对诸如玻璃衬底等面板型结构涂敷涂层的方法被描述，但是本发明也可用于为薄膜或其他相似物体涂敷浆状物、抗蚀剂、滤色片以及其它物质。

Claims (2)

1.一种将涂层涂敷到衬底的方法，通过该方法，喷嘴喷射液体介质到位于工作台上的衬底上，所述喷嘴被连接至喷嘴夹持器的喷嘴定位器支撑，所述喷嘴夹持器能够相对于工作台在前后方向上移动，所述方法的特征在于以下操作程序：

首先安装距离传感器，所述距离传感器作为测量形成在所述衬底上的介质层表面和所述喷嘴之间的距离的装置；

将测试衬底放置在所述工作台上，并且在所述喷嘴夹持器相对于所述工作台向前移动期间通过从所述喷嘴喷出的液体介质对测试衬底进行测试性涂层；

在所述喷嘴夹持器相对于所述工作台向后移动期间，通过所述距离传感器执行测量操作；

根据所述距离传感器执行的所述测量操作的结果启动喷嘴定位器，所述喷嘴定位器作为设定形成预期涂层的所述喷嘴的位置的装置；以及

将液体介质涂敷到衬底上。

2.根据权利要求1所述的将涂层涂敷到衬底的方法，其中，所述喷嘴定位器是根据从其获得的加压值、通过由所述喷嘴夹持器施加的反作用力使所述喷嘴升高或降低的加压机构。

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